第二章DNA与染色体总结课件.ppt

1、 从高等动植物到简单的病毒都含有核从高等动植物到简单的病毒都含有核酸，核酸是生物体的基本组成物质，酸，核酸是生物体的基本组成物质，是以是以核苷酸核苷酸为基本组成单位的遗传信为基本组成单位的遗传信息的携带者，它在生物的个体生长、息的携带者，它在生物的个体生长、发育、繁殖、遗传和变异等生命过程发育、繁殖、遗传和变异等生命过程中起着极为重要的作用。中起着极为重要的作用。一一.核酸的分类及分布核酸的分类及分布 90%90%以上分布于细胞核，其余以上分布于细胞核，其余分布于核外分布于核外如线粒体，叶绿如线粒体，叶绿体，质粒等。体，质粒等。分布于胞核、胞液。分布于胞核、胞液。(deoxyribonucle

2、ic acid,DNA)(ribonucleic acid,RNA)脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸 核糖核酸核糖核酸携带遗传信息，决定细胞和携带遗传信息，决定细胞和个体的基因型个体的基因型 。参与细胞内参与细胞内DNADNA遗传信息的表遗传信息的表达。某些病毒达。某些病毒RNARNA也可作为遗也可作为遗传信息的载体。传信息的载体。二二.核酸的功能核酸的功能 1.1944 1.1944年艾弗里的肺炎球菌实验年艾弗里的肺炎球菌实验 2.1952 2.1952年赫尔希等人的噬菌体感染年赫尔希等人的噬菌体感染 研究研究（一）（一）.DNA.DNA是主要的遗传物质的证明是主要的遗传物质的证明 *OOHHOHH

3、OHCH2HOHH12345/54321HHOCH2HHOHOHHHO/（二）、碱基（二）、碱基 1.：NNHNN23456789119875432NNHNN6NH2 198765432NNHNNH2NO NN123456654321NNHNH2O123456OHNH2NNNNH123456OO Uracil(UUracil(U)O654321NNHCH3ODNADNAA A，G GRNARNAA A，G G 腺苷腺苷(AR)(AR)脱氧胞苷脱氧胞苷(dCR(dCR)1,N9-1,N9-糖苷键糖苷键 1,N1-1,N1-糖苷糖苷键键11N9N1糖苷键糖苷键GlycosidicGlycosidi

4、c bond bond19875432NNN6NH2/54321HOCH2HHOHOHHONHONNH2123456/OHHNHOHCH2HOHH12345 (HHHHHHH H HPPPPPPPP核苷核苷5-5-多磷酸化合物多磷酸化合物 在能量代谢和物质代谢及调控中在能量代谢和物质代谢及调控中 起重要作用。起重要作用。O-POO-NNNNNH2OHHOHHOHHOCH2O-POO-O-POO-三磷酸腺苷(ATP)AMPADPATPO 5 5p pp pp pp pp pp pp pp pp p3 3DNADNA5 5p pp pp pp pp pp pp pp pp p3 3RNARNA5p

5、5p335 5p p3 3PP5335PP53P53ACGTOH牛脾磷酸二酯酶牛脾磷酸二酯酶蛇毒磷酸二酯酶蛇毒磷酸二酯酶 烯醇式烯醇式OH自由的自由的 5-OH5-OH 由于由于22OHOH导致的水解导致的水解 b b、磷酸呈四面体构型，脱氧核糖呈折、磷酸呈四面体构型，脱氧核糖呈折 叠的五元环，碱基是平面的。叠的五元环，碱基是平面的。NH23457891654321NNCH3RHONNNN6ROH 123456234567891NNNNNHHHRHHNONNRO2.0 nm 19791979年，年，Alexander RichAlexander Rich发现了左手螺发现了左手螺旋，称为旋，称为

6、Z-DNAZ-DNA，另外也有，另外也有A-DNAA-DNA的存在。的存在。P489P489表表13-6 A-13-6 A-、B-B-、Z-DNAZ-DNA的比较的比较 相对湿度相对湿度92%92%：B BDNADNA 相对湿度相对湿度75%75%：A ADNADNA。活度降低活度降低时即转变为时即转变为A A型。这是由于型。这是由于B-DNAB-DNA中，中，2-2-脱氧核糖的构象发生了变化，使脱氧核糖的构象发生了变化，使得同股核苷酸链中相邻磷酸基间的得同股核苷酸链中相邻磷酸基间的距离缩短了距离缩短了0.1nm 0.1nm，也使得每匝螺，也使得每匝螺旋的碱基对数由旋的碱基对数由 调节蛋白的识

7、别位点调节蛋白的识别位点 与转录有关与转录有关 DNA B helix 0 10.5 residues/turn diameter 20A pitch 34A DNA Z helix 7 12 residues/turn diameter 18Apitch 45ADNA A helix 20 11 residues/turn diameter 23Apitch 28A A B Z外外 型型 粗短粗短 适中适中 细长细长螺旋方向螺旋方向 右手右手 右手右手 左手左手 L=25,T=25,W=01152010523L=23,T=23,W=015101520231510152025L=23,T=25

8、,W=2121482316131510152023MOV:PBCA0267501supercoiling of DNA 超螺旋是可以定量描叙的。White在1969通过微分几何的研究，建立了White方程（L=T+W）来说明环绕数和超螺旋的关系。L（linking nnmber）：链环数链环数或称拓扑环绕数拓扑环绕数，指cccDNA中一条链绕另一条链的总次数。其特点是：L是整数；在 cccDNA中任何拓扑学状态中其值保持不变；右手螺旋对L取正值。T（twisting number）：缠绕缠绕数数，即双螺旋的圈数。其特点是：可以是非整数；是变量；右手螺旋时T为正值。W（writhing numb

9、er）：扭曲数扭曲数，即超数旋数。其特点是：可以是非整数；是变量；右手螺旋时，W取负值。无论是L数的增加或减少，即加旋或解旋，DNA分子具有维持B-DNA结构的倾向，即由10碱基构成一个螺旋，因此，DNA的长度确定后，“T”会保持不变，加旋和解旋的影响由三极结构的扭曲来抵消。现举例说明这三者之间的关系。如有松弛的B-DNA，共有420bp，一条链绕另一链42次，正好形成42圈螺旋，则L=T=42，所以W=0，无超螺旋。若固定一端，另一端按顺时针方向旋转6圈，使双螺旋解开6圈，再将双链连接成闭合环，而DNA仍要保持B-DNA的结构，每个螺旋由10个bp组成，T又变成最初的42，即有42个螺旋，则

10、L=36，T=42，所以W=-6，即形成了6个负超螺旋（右旋），在此情况下，T值保持不变。T=0，L=W沉降系数沉降系数EBEB浓度浓度超螺旋的特点超螺旋的特点 pH11.3pH11.3pH11.3pH11.3DNADNA浓浓度度管底管底管顶管顶I型型II型型III型型 图图2-22 E.coli DNA 旋转酶导入负超螺旋的作用机理旋转酶导入负超螺旋的作用机理 小球菌核酸酶处理小球菌核酸酶处理 电镜观察电镜观察 1 30nm 30nm染色体螺旋管的模型染色体螺旋管的模型(引自引自GriffithsGriffithsetet al al1999)1999)A.A.C.C.SV40 加热时，加热

11、时，DNADNA双链解链过程中，内双链解链过程中，内部的碱基暴露，对部的碱基暴露，对260nm260nm波长紫外波长紫外光吸收增加，光吸收增加，DNADNA的的A260A260增加，并增加，并与解链程度有一定的比例关系。与解链程度有一定的比例关系。这种关系称为这种关系称为DNADNA的的增色效应增色效应 .1.01.5A A260260024时间时间/hDNADNA在在4%4%的甲醛溶液中，光吸收增加的甲醛溶液中，光吸收增加变性剂如甲酰胺变性剂如甲酰胺,甲醛、尿素等可降低甲醛、尿素等可降低TmTm值值 变性剂与碱基间形成氢键改变碱基对变性剂与碱基间形成氢键改变碱基对 间的氢键妨碍碱基堆积间的氢键妨碍碱基堆积,3.DNA3.DNA复性反应方程复性反应方程 （C C0 0t t曲线）曲线）t=0t=0，C CC C0 0 Cot1/2=1 K=11.1.在不存在重复序列情况下，在不存在重复序列情况下，Cot Cot l/2l/2与基因组大小呈正比与基因组大小呈正比